初中物理压强计算题[难题解析]681.电动自行车质量大，速度高，为交通安全埋下严重隐患，2018年1月16日，《电动自行车安全技术规范》国家标准报批稿面向社会征求意见。
规范增加了防篡改、防火性能、阻燃性能等技术指标，调整完善了车速限值、整车质量、脚踏车骑行能力等技术指标，要求电动机额定功率≤400W。
（1）电动机的工作原理是______。
（2）电动自行车在行驶过程中每个轮胎与地面的接触面积按50cm2计，当质量为50kg的人骑着55kg的电动自行车在水平路面上行驶时，路面受到的压强是多大？（取g=10N/kg）（3）若某辆电动自行车以24km/h的速度在水平路面上沿直线匀速行驶时，受到的阻力是54N，电动自行车将电能转化为机械能的效率按80%计，则该电动自行车的电动机额定功率是否可能超标？（4）请你运用学过的知识，分析限制电动自行车质量和速度可以减少安全隐患的原因。
（写出一条即可）2.有一种电子秤的原理如图所示，它由踏板和压力杠杆ABO、压力传感器R（电阻值会随所受压力大小发生变化的可变电阻）、显示重力大小的仪表（实质是电流表）三部分构成。
其中AO长20cm，BO长5cm，压力传感器R的阻值与所受压力的关系6V（）重的小学生站在踏板上，双脚与踏板的接触面积为，小学生对踏板的压强为多少？（2）电子秤开机后且没有秤量物体时，压力传感器R消耗的电功率为多少？（3）当重200N的小学生站在踏板上时，通过压力传感器R的电流为多大（答案保留两位小数）（4）电子秤的电池使用较长时间后，电源电压会降低，为了保证秤量准确，则踏板触点B应向靠近______（选填“A”或“O”）方向移动。
3.目前，“节能减排”已引起全球的关注。
如何减少能耗，提高汽车发动机的效率越来越受到人们的重视，大多数家用汽车的发动机均为汽油机，它把汽油燃烧产生的内能部分转化成机械能，再通过传动机构将动力传给车轮使汽车行驶，小明的爸爸新买了一辆小汽车，如图所示，小明坐着这辆汽车匀速行驶144km，用时2h，消耗汽油9kg，其发动机的功率为23kW．请运用所学的知识解答下列问题。
（汽油的热值为4.6×107J/kg）（1）汽车效率比较低，原因是什么？指出两点即可。
（2）汽车匀速行驶时所受的牵引力是多大？（3）汽车发动机的效率是多少？（4）观察小汽车的外型，判断小汽车在水平路面高速行驶和静止时，对地面压力哪一个大？为什么？4.阅读短文，回答问题无砟（zhǎ）轨道的高速列车无砟轨道（如图甲）的路基不用碎石，铁轨和轨枕直接铺在混凝土上。
这可减少维护、降低粉尘等。
沪宁城际高速铁路将建成投入运营，标志着我省进入了高速铁路时代。
高速列车在无砟轨道上运行时如子弹头般穿梭而过，时速可达350千米（如图乙）．传统铁路的钢轨是固定在枕木上，之下为小碎石铺成的路砟（如图丙）。
（1）列车设计为子弹头型，目的是：______。
（2）列车在匀速行驶过程中，列车的动力______阻力（填“＞”、“＜”或“=”）．快到站点时，列车鸣笛声是通过______传入人耳的。
（3）传统的铁路轨道路砟和枕木的作用是______。
①增大受力面，防止铁轨因压力太大而下陷到泥土里②可以减少噪声和列车振动③可以减少维护、降低粉尘④可以吸热、增加透水性A．①②③B．①②④C．①③④D．②③④（4）乘客在站台边候车时，为什么站在离轨道一定距离的地方才能确保人身安全？答：______。
5.一单缸四冲程内燃机，功率为60kW，飞轮的转速为60r/s，活塞移动的距离为50cm，活塞的面积是100cm2。
求:（1）在一个工作循环中燃气做多少功？（2）燃气对活塞的平均压强是多少？---- ---- ----1.答案：通电导体在磁场中受到力的作用解析：解：（1）电动机的工作原理：通电导体在磁场中受到力的作用；（2）电动自行车对路面的压力：F压=G总=（m车+m人）g=（55kg+50kg）×10N/kg=1050N，路面受到的压强：p===1.05×105Pa；（3）因电动自行车在水平路面上沿直线匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，所以，电动自行车的牵引力F=f=54N，电动自行车的机械功率：P机械===Fv=54N×m/s=360W，由η=×100%=×100%=×100%可得，电动机的电功率：P电===450W＞400W，所以，该车的电动机额定功率可能超标；（4）影响动能的因素有质量和速度，质量越大，速度越高，电动自行车的动能就越大，一旦发生碰撞，破坏性就越大。
答：（1）通电导体在磁场中受到力的作用；（2）路面受到的压强是1.05×105Pa；（3）该电动自行车的电动机额定功率可能超标；（4）影响动能的因素有质量和速度，质量越大，速度越高，电动自行车的动能就越大，一旦发生碰撞，破坏性就越大。
（1）通电导线在磁场中受力的作用，即通电能动，电动机就是利用该原理制成的；（2）电动自行车对路面的压力等于人和车的质量之和，根据F=G=mg求出其大小，受力面积为两个轮胎与地面的接触面积之和，根据p=求出路面受到的压强；（3）电动自行车在水平路面上沿直线匀速行驶时处于平衡状态，受到的牵引力和阻力是一对平衡力，二力大小相等，根据P===Fv求出电动自行车的机械功率，利用η=×100%=×100%=×100%求出电动机的电功率，然后判断该车的电动机额定功率是否可能超标；（4）影响动能的因素是质量和速度，质量越大，速度越大，动能就越大。
本题考查了电动机的原理和重力公式、压强公式、功率公式、效率公式的应用等，涉及到的知识点较多，综合性强，有一定的难度。
2.答案：A解析：解：（1）因水平面上物体的压力和自身的重力相等，所以，小学生对踏板的压强：p====1×104Pa；（2）电子秤开机后且没有秤量物体时，压力传感器受到的压力为0，由表格数据可知，压力传感器的阻值R=30Ω，则压力传感器R消耗的电功率：P===1.2W；（3）当重200N的小学生站在踏板上时，由杠杆的平衡条件F1l1=F2l2可得，压敏电阻受到的压力：F′===50N，由表格数据可知，压敏电阻的阻值R′=27Ω，通过压力传感器R的电流：I==≈0.22A；（4）电子秤的电池使用较长时间后，电源电压会降低，会造成电路中的电流变小，根据欧姆定律可知，压力传感器的电阻变大，要想减小压力传感器的电阻，应增大压力，根据杠杆平衡条件可知，应把踏板触点B向左或A方向移动。
答：（1）小学生对踏板的压强为1×104Pa；（2）电子秤开机后且没有秤量物体时，压力传感器R消耗的电功率为1.2W；（3）当重200N的小学生站在踏板上时，通过压力传感器R的电流为0.22A；（4）A。
（1）小学生对踏板的压力和自身的重力相等，又知道双脚与踏板的接触面积即受力面积，根据p=求出小学生对踏板的压强；（2）电子秤开机后且没有秤量物体时，压力传感器受到的压力为0，由表格数据可知其阻值，根据P=求出压力传感器R消耗的电功率；（3）当重200N的小学生站在踏板上时，根据杠杆的平衡条件求出压敏电阻受到的压力，根据表格数据可知压敏电阻的阻值，根据欧姆定律求出通过压力传感器R的电流；（4）电子秤的电池使用较长时间后，电源电压会降低，会造成电路中的电流变小，根据欧姆定律可知，压力传感器的电阻变大，要想减小压力传感器的电阻，应增大压力，根据杠杆的平衡条件判断踏板触点移动的方向。
本题中主要考查了压强和电功率的计算、欧姆定律的应用、杠杆平衡条件的应用等，具有一定的综合性，理解这一装置的工作原理，是解决此题的前提，对我们分析题意的能力要求较高。
3.答案：解：（1）汽油机工作时的能量损失：①燃料在气缸内燃烧时，有一部分燃料没有完全燃烧，就随着废气被排到空气中，带走一部分能量；②排气冲程中排出的废气温度很高，带去一部分热能；③热机工作时，气缸机件散热，消耗一部分内能；④热机内相对运动的机件间摩擦做功消耗能量。
由于以上能量的损失，导致了汽油机的效率比较低。
（2）汽车的速度：v===72km/h=20m/s，∵P=Fv，∴牵引力大小：F===1150N；（3）汽车行驶两小时做的有用功：W=Fs=1150N×144000m=1.656×108J，9kg汽油完全燃烧放出的热量：Q放=mq=9kg×4.6×107J/kg=4.14×108J，汽油机的效率：η===40%；（4）静止时对路面的压力大，因为高速行驶时，汽车上表面的空气流速大，对汽车的压强小，使汽车有一个向上托的力。
答：（1）汽车效率比较低，原因是①燃料在气缸内燃烧时，有一部分燃料没有完全燃烧，就随着废气被排到空气中，带走一部分能量；②排气冲程中排出的废气温度很高，带去一部分热能。
（2）汽车匀速行驶时所受的牵引力是150N；（3）汽车发动机的效率是40%；（4）静止时对路面的压力大，因为高速行驶时，汽车上表面的空气流速大，对汽车的压强小，使汽车有一个向上托的力。
解析：（1）热机的工作过程是燃料燃烧，将化学能转化为内能，然后由内能转化为机械能。
因此转化出来的机械能是有效利用的能量，转化成的其它能量都是损耗掉的能量。
从热机的工作过程入手即可分析出汽油机效率低的原因。
（2）求出汽车的速度，利用P=Fv求牵引力大小；（3）利用W=Fs求有用功，利用Q放=mq求汽油完全燃烧放出的热量（总能量），利用效率公式求汽油机的效率；（4）静止时对地面的压力等于汽车自身的重力，高速行驶时，用流体压强与流速的关系可以解释这个问题。
本题考查了速度、做功、牵引力、能量、效率等的计算，主要是公式及其变形的灵活运用，还考查了流体压强与流速的关系。
热机的效率低，说明能量的损耗大，结合热机的工作过程，从能量的损耗角度去分析热机效率低的原因。
4.答案：减小阻力= 空气B高速列车驶过时，列车附近的空气流速变大，压强变小，人外侧的大气压会把人推向火车解析：解：（1）列车设计成子弹头型是通过减少汽车的迎风面积，来减小空气的阻力作用；（2）因为列车在匀速行驶，处于平衡状态，由二力平衡条件可知列车的动力等于所受阻力；快到站点时，列车鸣笛声是通过空气传入人耳的；（3）传统的铁轨都铺在枕木上，是在压力一定时，增大受力面积来减小压强，来保护路基。
传统的路基都有碎石，碎石能增加透气和透水性，能减小噪音和减小列车的振动。
无砟轨道的路基不用碎石，铁轨和轨枕直接铺在混凝土上。
这可减少维护、降低粉尘等。
这也是无砟轨道和传统轨道的重要区别。
（4）高速列车驶过时，列车附近的空气流速变大，压强变小，人外侧的大气压会把人推向火车。